Intuitive human-robot interaction with a smartphone – a project at KUKA Corporate Research

Robotik für alle – Vom Lehrling zum Gesellen

Der digitale Wandel bringt intelligente Produkte hervor, die uns das Leben leichter machen. Wer will heute noch auf sein Smartphone verzichten? Dem Statistik-Portal Statista zufolge immer weniger: Im Jahr 2017 gab es weltweit rund 4,4 Milliarden Smartphone-Anschlüsse, 2010 waren es gerade einmal zehn Prozent davon. Der Grund für den Erfolg liegt unter anderem darin, dass das Smartphone unsere Bedürfnisse so wunderbar einfach erfüllt: Es bietet unzählige Möglichkeiten und ist trotzdem intuitiv zu bedienen – ein entscheidender Faktor für den großen Erfolg. Auch die Industrie will dieses Erfolgsrezept für sich verwenden und Automatisierung dadurch auf ein neues Niveau heben.

Die zunehmend einfachere Steuerung von Robotern ist kein Selbstzweck. Der International Federation of Robotics (IFR) zufolge wird die Zahl der Industrieroboter weltweit jährlich bis zum Jahr 2020 um 14 Prozent zunehmen und dann die Drei-Millionen-Marke überschreiten. Das und die Anforderung, die Produktion immer flexibler zu gestalten, führen dazu, dass mehr und mehr Menschen mit Robotern in Berührung kommen. Es wird eine große Herausforderung sein, ausreichend Fachpersonal zu finden, das mit diesen Maschinen umgehen kann.

Zudem wird dank Automatisierung die Produktpalette in der Fertigung immer größer, die Unternehmen können eine größere Auswahl anbieten. Dadurch müssen Roboter und intelligente Maschinen aber auch öfter umprogrammiert werden, am besten ohne lange Stillstandzeiten. Gerade für Mittelständler lohnt sich Automatisierung nur, wenn die Roboter schnell und unkompliziert auch bei kleineren Stückzahlen eingesetzt werden können.

Die Branche ist also gut beraten, bereits heute Technologien für die einfache Bedienung zu entwickeln. Die Möglichkeiten sind dabei nicht auf die grafische Programmierung und Sprachsteuerung begrenzt, wenn man beispielsweise in den Automobilbereich blickt. Neueste Pkw erlauben bereits die Gestensteuerung der Infotainment-Systeme.

Die Zielgruppe immer im Blick

Große Unternehmen beschäftigen sich immer mehr mit der Frage, wer die Nutzer ihrer Produkte sind und welche Wünsche und Anforderungen sie mitbringen. »Eine Person füllt immer eine bestimmte Rolle aus, die wiederum durch bestimmte Eigenschaften definiert wird«, erklärt Jessica Rademacher, die in der Forschung und Entwicklung bei KUKA die Stabsstelle Usability leitet. »Softwarelösungen sollen die Kunden bestmöglich unterstützen, ihre Aufgaben erfolgreich, effizient und zur eigenen Zufriedenheit durchzuführen. Der Nutzer steht immer im Zentrum.« Ob ein Gerät oder eine Maschine leicht zu bedienen ist, wird allerdings von jedem anders bewertet. Schließlich gibt es in allen Bereichen Profis und Laien, auch das Alter spielt eine Rolle. Und genau das muss bei der Entwicklung neuer Tasten, Touchscreens oder Bedienungen immer mitschwingen.

Mit vorprogrammierten Blöcken den Roboter einfach steuern

Was auf dem Smartphone funktioniert, lässt auch die Bedienung von Robotern einfacher werden. So können immer mehr Mitarbeiter ohne Roboterkenntnisse diese programmieren und bedienen. Eine Vereinfachung besteht bereits darin, eine möglichst weit verbreitete Programmiersprache wie beispielsweise Java auch zur Programmierung von Robotern zu verwenden. Um auch Mitarbeitern ohne Programmierkenntnisse den Zugang zur roboterbasierten Automatisierung zu ebnen, können Java-Befehle in intuitiv konfigurierbare Funktionsblöcke zusammengefasst werden. Der Bediener wählt dazu Funktionsblöcke aus und stellt sie zu einem gewünschten Ablauf zusammen. Dabei kommt er gar nicht mit der Komplexität des textbasierten Programmierens in Berührung.

Die einfache Programmierung und Bedienung senkt Berührungsängste vor Robotern deutlich. Ein Beispiel dafür ist an der Technischen Universität Dortmund im Einsatz. Die roboterbasierte Testumgebung soll Studenten fit für die Produktion der Zukunft machen, Unternehmen die Vorzüge der Automatisierung anschaulich machen und Vorbehalte abbauen. Ein Hebel dafür ist die einfach über grafische Elemente zu programmierende und zu bedienende Robotersteuerung. Die Benutzer sind in der Lage, auch ohne besondere Kenntnisse das gewünschte Roboterprogramm abzurufen und es im Bedarfsfall zu erweitern.

Hallo Roboter – was mit Sprache möglich wird

Daneben gibt es noch weitere Möglichkeiten, Robotern einfache Befehle zu erteilen. »In Zukunft möchte ich Robotern auch per Sprache Aufgaben zuteilen können«, sagt Dr. Rainer Bischoff, Leiter der KUKA Konzernforschung. Hier kann die Robotik von den Entwicklungen für die Smartphones profitieren, bei denen sprachbasierte Eingaben bereits heute zum Alltag gehören.

Dank weiterentwickelter Sensoren und Algorithmen hat sich bereits einiges auf diesem Feld getan. So sind Roboter mittlerweile in der Lage, auch komplexe Aufgaben mit einem hohen Grad an Autonomie zu meistern, wie Bischoff an einem Beispiel verdeutlicht: »Man beschreibt die Aufgabe sprachlich, durchaus vergleichbar mit einem Befehl, den ich so auch einem Menschen geben könnte: ›Ich benötige eine Klemme. Du findest sie in unserem Warenlager. Lege sie in eine Box und bringe die Box zu meinem Arbeitsplatz.‹ Im Augenblick arbeiten wir daran, dass der Roboter immer mehr Entscheidungen selbstständig treffen und herausfordernde, variierende Aufgaben ausführen kann. Wir wollen den Roboter sozusagen vom Lehrling zum Gesellen befördern.«

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